Un­ter­richt

1. Schritt - Be­ob­ach­tung ...

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler dür­fen die An­la­ge [A] bis [F] in Gang set­zen. In die­sem Un­ter­richs­schritt sol­len sie genau be­ob­ach­ten, was in den An­la­ge [A] bis [F] pas­siert. Falls in der Phy­sik­samm­lung nicht ge­nü­gend Dy­na­mot usw. zur Ver­fü­gung ste­hen, wer­den die Mo­du­le, aus denen die An­la­ge [A] bis [F] be­ste­hen, nach­ein­an­der auf­ge­baut.

• So z. B. kön­nen sie bei den Dy­na­mot-Va­ri­an­ten spü­ren, dass sich die Kur­bel des Dy­na­mot nur sehr müh­sam dre­hen lässt, und
• dass z. B. bei hin­rei­chen­dem Ein­satz die Ha­lo­gen­lam­pe auf­leuch­tet und Licht auf die So­lar­zel­le fällt und zu­nächst nichts pas­siert. Nach einer ge­wis­sen Zeit - das ist u. a. we­sent­lich - setzt sich der Pro­pel­ler, der auf der Mo­tor­ach­se sitzt, in Be­we­gung.
• Oder dass z. B. die Heiz­spi­ra­le warm wird, wenn man kräf­tig genug kur­belt und sich dann nach ei­ni­ger Zeit der Pro­pel­ler in Be­we­gung setzt,
• und man wun­dert sich, dass der Pro­pel­ler des Elek­tro­mo­tors am Ende der Kette eine ganze Zeit­lang wei­ter läuft, auch wenn man die So­lar­zel­le ab­schat­tet oder mit dem Kur­beln auf­hört.

Die Phy­sik­lehr­kraft be­nennt die ein­zel­nen Ge­rä­te, ohne deren Funk­ti­ons­wei­se zu er­läu­tern. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wer­den auf­ge­for­dert, das Block­schalt­bild die­ser An­la­ge mit den Ge­rä­te-Be­zeich­nun­gen in das Heft zu no­tie­ren.

2. Schritt - Haus­ar­beit ...

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler sol­len in einem fest­ge­leg­ten Zeit­raum Re­cher­chen über die Funk­ti­ons­wei­se der Ge­rä­te­tei­le in die­ser Ex­pe­ri­men­tier­an­la­ge durch­füh­ren. Sie wis­sen, dass sie in dem kom­men­den Grup­pen­puz­zle als Ex­per­ten eines der Ge­rä­te­tei­le näher be­schrei­ben und deren Funk­ti­ons­wei­se in dem ent­spre­chen­den Ex­per­ten­team klä­ren müs­sen.

3. Schritt - Grup­pen­puz­zle → Ex­per­ten­run­de ...

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler der Klas­se ar­bei­ten schon das ganze Jahr über in fes­ten Teams (4 Schü­le­rin­nen und Schü­ler einer Bank­rei­he bil­den ein fes­tes Team). Diese fes­ten Teams sind die Stamm­grup­pen in die­sem Grup­pen­puz­zle.

Jede Stamm­grup­pe ent­schei­det sich für eine der vor­lie­gen­den sechs An­la­gen (A, B, C, D, E, F), er­stellt von die­ser An­la­ge ein En­er­gie­fluss­bild und be­schreibt die ge­sam­te An­la­ge in ihrer Funk­ti­ons­wei­se. Um diese Auf­ga­be zu er­fül­len, ent­sen­det die Stamm­grup­pe ihre Ex­per­ten in die Ex­per­ten­grup­pen (Dy­na­mot, Ha­lo­gen­lam­pe, Pel­tier­mo­dul, So­lar­zel­le, Heiß­luft­mo­tor, Elek­tro­mo­tor, Heiz­spi­ra­le, Pro­pel­ler, Gold-Cap), deren Wis­sen sie für die Be­schrei­bung der ge­wähl­ten An­la­ge be­nö­tigt. Wenn sich ein Team (Stamm­grup­pe) z. B. ent­schließt, die An­la­ge C zu be­ar­bei­ten, dann ist es ver­nünf­tig, wenn sie Team­mit­glie­der in fol­gen­de Ex­per­ten­grup­pen ent­sen­det: Dy­na­mot, Ha­lo­gen­lam­pe, So­lar­zel­le, Elek­tro­mo­tor, Pro­pel­ler, Gold Cap.

Di­dak­ti­sche Be­mer­kun­gen

Da die Teams aber in der be­schrie­be­nen Klas­sen­zu­sam­men­set­zung (32 Schü­le­rin­nen und Schü­ler | vier in einer Bank­rei­he bil­den eine Stamm­grup­pe) nur 4 Mit­glie­der haben, müs­sen sie ent­schei­den, wel­che Ex­per­ten sie in wel­che Ex­per­ten­grup­pe schi­cken wol­len. Und die Teams müs­sen aus­han­deln, wel­che Ex­per­ten­grup­pen über­haupt ent­ste­hen.

Die­ses Grup­pen­puz­zle wurde in die­ser Weise kon­stru­iert, um den Wis­sens­han­del ähn­lich dem rea­len Leben zu ge­stal­ten. Es muss nicht be­tont wer­den, dass diese re­la­tiv an­spruchs­vol­le Form des Grup­pen­puz­zles erst bei einer in Team­ar­beit ver­sier­ten und be­züg­lich der Un­ter­richts­form Grup­pen­puz­zle ge­üb­ten Klas­se ein­ge­setzt wer­den kann. Für den Ein­stieg in diese Un­ter­richts­form könn­te man den hier be­schrie­be­nen Un­ter­richts­gang in fol­gen­der Weise ab­än­dern: (a) Man führt nur eine An­la­ge vor - z. B. die An­la­ge A und (b) die Phy­sik­lehr­kraft wählt so viele Ex­per­ten­the­men, dass jede Stamm­grup­pe genau ein Mit­glied ent­sen­den kann - z. B. Dy­na­mot, Ha­lo­gen­lam­pe, So­lar­zel­le, Elek­tro­mo­tor. Die Funk­ti­ons­wei­se des noch feh­len­den Ge­räts (Gold-Cap) wird in einer pas­sen­den Dar­stel­lung von der Lehr­kraft er­läu­tert.

Ex­per­ten­grup­pen

Die An­la­gen be­stan­den aus teil­wei­se un­ter­schied­li­chen Ge­rä­te­tei­len, so dass - je nach der Ent­schei­dung der Teams - ei­ni­ge der fol­gen­den Ex­per­ten­grup­pen ent­ste­hen kön­nen:

• Ex­per­ten­grup­pe: Dy­na­mot
• Ex­per­ten­grup­pe: Ha­lo­gen­lam­pe
• Ex­per­ten­grup­pe: Gold Cap-Kon­den­sa­tor
• Ex­per­ten­grup­pe: Pel­tier­mo­dul
• Ex­per­ten­grup­pe: Elek­tro­mo­tor
• Ex­per­ten­grup­pe: Pro­pel­ler
• Ex­per­ten­grup­pe: So­lar­zel­le
• Ex­per­ten­grup­pe: Heiz­spi­ra­le
• Ex­per­ten­grup­pe: Heiß­luft­mo­tor
• Ex­per­ten­grup­pe: Elek­tro­ly­seur
• Ex­per­ten­grup­pe: Brenn­stoff­zel­le

Die Ex­per­ten­grup­pen soll­ten die Funk­ti­ons­wei­se der ihnen zu­ge­ord­ne­ten Ge­rä­te­tei­le er­klä­ren. Sie sind auf­ge­for­dert, be­züg­lich des ihnen vor­lie­gen­den Ge­rä­te­teils ein En­er­gie­fluss­bild zu zeich­nen und die zwei­te phy­si­ka­li­sche Größe zu fin­den, die zu­sam­men mit der En­er­gie ge­wis­ser­ma­ßen mit­fließt.

4. Schritt - Grup­pen­puz­zle → Stamm­grup­pen

Die Stamm­grup­pen wer­den von ihren Ex­per­ten über die in der Ex­per­ten­grup­pe ab­ge­lau­fe­ne Dis­kus­si­on, Re­cher­che usw. in­for­miert. Nun er­stellt die Stamm­grup­pe das Ge­samt- En­er­gie­fluss­bild der ge­wähl­ten An­la­ge.

Die Stamm­grup­pen do­ku­men­tie­ren die zu­sam­men­ge­tra­ge­nen Er­geb­nis­se. Diese Do­ku­men­ta­ti­on wird als Team­ar­beit be­wer­tet. Dar­über hin­aus pla­nen alle Stamm­grup­pen eine ge­eig­ne­te Prä­sen­ta­ti­on. Als Prä­sen­ta­ti­ons­form könn­te man z. B. eine Pla­kat­prä­sen­ta­ti­on wäh­len. Das heißt die Stamm­grup­pen be­kom­men die Flä­che einer Pla­kat­wand zur Ver­fü­gung und er­stel­len Skiz­zen, Dia­gram­me und Texte, die dazu die­nen, die Funk­ti­ons­wei­se der ge­wähl­ten An­la­ge an­schau­lich zu ver­mit­teln.

Blitz­licht ...

Die En­er­gie­fluss­bil­der der Stamm­grup­pen fal­len bei der glei­chen An­la­ge re­la­tiv ähn­lich aus. Un­ter­schied­lich sind die er­gän­zen­den Kom­men­ta­re. So z. B. war die fol­gen­de En­er­gie-Part­ner-Liste in der Ta­bel­le eine an­schau­li­che Er­fin­dung , die deut­lich ma­chen soll, mit wel­cher an­de­ren Part­ner-Größe die En­er­gie je­weils an wel­cher Stel­le ge­kop­pelt ist.

Ta­bel­le: ... En­er­gie­part­ner

Gerät	En­er­gie-Wand­lung	En­er­gie-Part­ner
Mensch	nimmt Nah­rung auf	Mo­le­kü­le ...
	chem. En­er­gie	Mo­le­kü­le ...
	...⇓	chem. ... ⇓
Mensch	wan­delt chem. En­er­gie	Mo­le­kü­le
	in mech. En­er­gie um	Dreh­im­puls
	...⇓	... ⇓
Dy­na­mot	wan­delt mech. En­er­gie	Dreh­im­puls
	in elek­tri­sche En­er­gie um	elektr. La­dung
	...⇓	... ⇓
Ha­lo­gen­lam­pe	wan­delt el. En­er­gie	elektr. La­dung
	in Licht­ener­gie um	En­tro­pie
	...⇓	... ⇓
So­lar­zel­le	wan­delt Licht­ener­gie	En­tro­pie
	in el. En­er­gie um	elektr. La­dung
	...⇓	... ⇓
E-Motor	wan­delt elektr. En­er­gie	elektr. La­dung
	in mech. En­er­gie um	Dreh­im­puls
	...⇓	... ⇓
Pro­pel­ler	wan­delt mech. En­er­gie	Dreh­im­puls
	in mech. En­er­gie um	Im­puls
	...⇓	... ⇓
Elek­tro­ly­sier­zel­le	wan­delt elektr. En­er­gie	elektr. La­dung
	in chem. En­er­gie um	H 2 und O 2
	...⇓	... ⇓
Brenn­stoff­zel­le	wan­delt chem. En­er­gie	H 2 und O 2
	in elektr. En­er­gie um	elektr. La­dung

 

Un­ter­richts­ein­heit En­er­gie­um­wand­lungs­ket­ten: Her­un­ter­la­den [pdf] [129 KB]

 

Wei­ter mit Fazit